CN204208194U - 一种电刺激装置及其控制电路 - Google Patents

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Abstract

本实用新型适用于电学领域，提供了一种电刺激装置及其控制电路。所述控制电路包括总使能控制模块和升压模块，其特征在于，所述控制电路还包括波形控制模块和MCU，其中，总使能控制模块、升压模块和波形控制模块依次连接，总使能控制模块、升压模块和波形控制模块还分别与MCU连接，波形控制模块包括由MCU输出的两个不同的占空比信号来控制的两个并联且对称的波形控制电路。本实用新型使电刺激装置的控制电路的输出波形具有对称性，容易进行输出控制；且通过MCU输出的两个不同的占空比信号，在电刺激装置的控制电路的输出端可以得到任意峰值和任意占空比的方波信号。

Description

一种电刺激装置及其控制电路
技术领域
本实用新型属于电学领域，尤其涉及一种电刺激装置及其控制电路。
背景技术
电刺激属于神经肌肉电刺激的范畴，是利用一定强度的低频脉冲电流，通过预先设定的程序来刺激一组或多组肌肉，诱发肌肉运动或模拟正常的自主运动，以达到改善或恢复被刺激肌肉或肌群功能的目的。目前电刺激疗法的研究与应用已涉及临床医疗的各个领域，电刺激疗法所采用的装置称为电刺激装置。
现有技术的电刺激装置的控制电路通常包括总使能控制模块和升压模块，总使能控制模块控制总的输出电压，升压模块将电源电压升到所需要的电压。然而，现有技术的电刺激装置的控制电路输出单一不可调，存在控制比较繁琐的问题。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种电刺激装置及其控制电路，旨在解决现有技术的电刺激装置的控制电路输出单一不可调，存在控制比较繁琐的问题。
第一方面，本实用新型提供了一种电刺激装置的控制电路，所述控制电路包括总使能控制模块和升压模块，所述控制电路还包括波形控制模块和MCU，其中，总使能控制模块、升压模块和波形控制模块依次连接，总使能控制模块、升压模块和波形控制模块还分别与MCU连接，波形控制模块包括由MCU输出的两个不同的占空比信号来控制的两个并联且对称的波形控制电路。
进一步地，每个波形控制电路包括并联的开关电路和输出逻辑控制电路。
进一步地，总使能控制模块包括第一NPN开关三极管、第二PMOS管和第二电阻，其中，第一NPN开关三极管的基极接MCU，第一NPN开关三极管的发射极接地，第一NPN开关三极管的集电极分别接第二电阻的一端和第二PMOS管的栅极，第二PMOS管的漏极接升压模块的输入电压端，第二PMOS管的源极接第二电阻的另一端以及电刺激装置的控制电路的电压输入端，第二PMOS管的漏极作为总使能控制模块的输出端。
进一步地，总使能控制模块还包括第一电阻，第一NPN开关三极管的基极通过第一电阻接MCU。
进一步地，升压模块包括输入电感、瞬态抑制二极管、续流二极管、第三NMOS开关管、输出滤波电容、第三电阻、第四电阻和第五电阻组成，输入电感的前端接总使能控制模块的输出端以及瞬态抑制二极管的负极，输入电感的末端接第三NMOS开关管的漏极和续流二极管的正极，第三NMOS开关管的栅极接MCU的控制端，第三NMOS开关管的源极接地，续流二极管的负极接输出滤波电容的一端，第三电阻以及串联的第四电阻和第五电阻组成的反馈网络接输出滤波电容的两端，第三电阻的两端作为升压电路的输出端接波形控制模块。
进一步地，两个并联且对称的波形控制电路包括第一波形控制电路和第二波形控制电路，第一波形控制电路和第二波形控制电路均包括并联的开关电路和输出逻辑控制电路。
进一步地，第一波形控制电路的开关电路包括第五NPN三极管和第六电阻，第五NPN三极管的基极接MCU，第六电阻的一端接升压电路的输出端，第六电阻的另一端接第五NPN三极管的集电极，第五NPN三极管的发射极接第二波形控制电路的第二输入端；
第一波形控制电路的输出逻辑控制电路包括第四NPN三极管、第六PNP三极管、第八电阻和第三二极管，第四NPN三极管的集电极接第六电阻的一端和升压电路的输出端，第四NPN三极管的基极接第六电阻的另一端，第四NPN三极管的集电极作为第一波形控制电路的第一输出端接第二波形控制电路的第一输入端，第四NPN三极管的发射极接第八电阻的一端，第八电阻的另一端接第一电压输出端和第三二极管的正极，第三二极管的负极接第六PNP三极管的集电极，第六PNP三极管的基极接第五NPN三极管的集电极，第六NPN三极管的发射极作为第一波形控制电路的第二输出端接第二波形控制电路的第二输入端。
进一步地，第二波形控制电路的开关电路包括第八NPN三极管和第七电阻，第八NPN三极管的基极接MCU，第七电阻的一端接升压电路的输出端和第一波形控制电路的第一输出端，第七电阻的另一端接第八NPN三极管的集电极，第八NPN三极管的发射极接第一波形控制电路的第二输出端；
第二波形控制电路的输出逻辑控制电路包括第七NPN三极管、第九PNP三极管、第九电阻和第四二极管，第七NPN三极管的集电极接第七电阻的一端、升压电路的输出端和第一波形控制电路的第一输出端，第七NPN三极管的基极接第七电阻的另一端，第七NPN三极管的发射极接第九电阻的一端，第九电阻的另一端接第二电压输出端和第四二极管的正极，第四二极管的负极接第九PNP三极管的集电极，第九PNP三极管的基极接第八NPN三极管的集电极，第九PNP三极管的发射极接第八NPN三极管的发射极和第一波形控制电路的第二输出端。
第二方面，本实用新型提供了一种包括上述的电刺激装置的控制电路的电刺激装置。
本实用新型提供的电刺激装置的控制电路，由于包括波形控制模块和MCU，波形控制模块包括由MCU输出的两个不同的占空比信号来控制的两个并联且对称的波形控制电路。因此使电刺激装置的控制电路的输出波形具有对称性，容易进行输出控制；且通过MCU输出的两个不同的占空比信号，在电刺激装置的控制电路的输出端可以得到任意峰值和任意占空比的方波信号。另外，由于第八电阻可根据输出波形的幅度和负载大小进行适当的调制，得到所要的输出电压幅度，第八电阻具有过流和空载保护功能，一方面防止负载短路出现电流过大烧坏电路元器件，另一方面防止空载输出电压幅度过高，第三二极管可以防止电流通过第六PNP三极管回流。
附图说明
图1是本实用新型实施例提供的电刺激装置的控制电路结构示意图。
图2是本实用新型实施例提供的电刺激装置的控制电路的具体电路图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
为了说明本实用新型所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
请参阅图1，本实用新型提供的电刺激装置的控制电路包括总使能控制模块11、升压模块12、波形控制模块13和MCU 14，其中，总使能控制模块11、升压模块12和波形控制模块13依次连接，总使能控制模块11、升压模块12和波形控制模块13还分别与MCU 14连接。总使能控制模块11控制总的输出电压，升压模块12用于将电源电压升到所需要的电压，波形控制模块13包括由MCU 14输出的两个不同的占空比信号来控制的两个并联且对称的波形控制电路。
本实用新型提供的电刺激装置的控制电路，由于包括波形控制模块13和MCU 14，波形控制模块13包括由MCU 14输出的两个不同的占空比信号来控制的两个并联且对称的波形控制电路。因此使电刺激装置的控制电路的输出波形具有对称性，容易进行输出控制；且通过MCU 14输出的两个不同的占空比信号，在电刺激装置的控制电路的输出端可以得到任意峰值和任意占空比的方波信号。
请参阅图2，是本实用新型实施例提供的电刺激装置的控制电路的具体电路图。
总使能控制模块11包括第一NPN开关三极管Q1、第二PMOS管Q2、第一电阻R1和第二电阻R2，其中，第一电阻R1的一端接MCU，第一电阻R1的另一端接第一NPN开关三极管Q1的基极，第一电阻R1用于限流，防止第一NPN开关三极管Q1的基极电流过大，第一NPN开关三极管Q1的发射极接地，第一NPN开关三极管Q1的集电极分别接第二电阻R2的一端和第二PMOS管Q2的栅极，第二PMOS管Q2的漏极接升压模块12的输入电压端，第二PMOS管Q2的源极接第二电阻R2的另一端以及电刺激装置的控制电路的电压输入端Vin，第二PMOS管Q2的漏极作为总使能控制模块11的输出端。当MCU通过第一电阻R1输出高电平信号时，第一NPN开关三极管Q1导通，第一NPN开关三极管Q1的集电极为低电平，即第二PMOS管Q2的栅极为低电平，第二PMOS管Q2导通，升压模块12的输入电压等于供电电压；否则，MCU输出低电平时，第一NPN开关三极管Q1和第二PMOS管Q2都不导通，升压模块12的输入电压接近0V。在本实用新型实施例中，总使能控制模块11也可以不包括第一电阻R1，则第一NPN开关三极管Q1的基极直接接MCU。
升压模块12包括输入电感L1、瞬态抑制二极管D1、续流二极管D2、第三NMOS开关管Q3、输出滤波电容C1、第三电阻R3、第四电阻R4和第五电阻R5组成。串联的第四电阻R4和第五电阻R5组成升压模块12的反馈网络。升压模块12的输入电感L1的前端接总使能控制模块11的输出端以及瞬态抑制二极管D1的负极，输入电感L1的末端接第三NMOS开关管Q3的漏极和续流二极管D2的正极，第三NMOS开关管Q3的栅极接MCU的控制端，第三NMOS开关管Q3的源极接地，续流二极管D2的负极接输出滤波电容C1的一端，第三电阻R3以及串联的第四电阻R4和第五电阻R5组成的反馈网络接输出滤波电容C1的两端。当MCU通过第三NMOS开关管Q3的栅极输出高电平时，第三NMOS开关管Q3导通，电源对输入电感L1进行充电储能；当MCU通过第三NMOS开关管Q3的栅极输出低电平时，第三NMOS开关管Q3截止，输入电感L1和电源同时通过续流二极管D2进行放电，从而起到升压的目的。其中，第三电阻R3是假负载，防止电路出现空载的情况，同时节省了电路的能量。反馈网络通过两个分压第四电阻R4和第五电阻R5对输出进行分压，MCU检测第五电阻R5端的电压，当该处电压大于所需要的电压时，输出高电平的占空比减小，充电时间较少，从而使输出电压减小；当该处电压小于所需要的电压时，输出高电平的占空比增大，充电时间增加，从而使输出电压增大。通过对反馈网络的第四电阻R4和第五电阻R5的检测反馈，稳定了输出电压的幅度。第三电阻R3的两端作为升压电路12的输出端接波形控制模块13。
波形控制模块13包括由MCU输出的两个不同的占空比信号来控制的两个并联且对称的波形控制电路。其中，两个并联且对称的波形控制电路包括第一波形控制电路和第二波形控制电路，第一波形控制电路和第二波形控制电路均包括并联的开关电路和输出逻辑控制电路。
其中，第一波形控制电路的开关电路包括第五NPN三极管Q5和第六电阻R6，第五NPN三极管Q5的基极接MCU，MCU控制第五NPN三极管Q5的通断，第六电阻R6的一端接升压电路12的输出端，第六电阻R6的另一端接第五NPN三极管Q5的集电极，限制流过第五NPN三极管Q5的发射极和集电极的电流。第五NPN三极管Q5的发射极接第二波形控制电路的第二输入端。第一波形控制电路的输出逻辑控制电路包括第四NPN三极管Q4、第六PNP三极管Q6、第八电阻R8和第三二极管D3。第四NPN三极管Q4的集电极接第六电阻R6的一端和升压电路12的输出端，第四NPN三极管Q4的基极接第六电阻R6的另一端，第四NPN三极管Q4的集电极作为第一波形控制电路的第一输出端接第二波形控制电路的第一输入端，第四NPN三极管Q4的发射极接第八电阻R8的一端，第八电阻R8的另一端接第一电压输出端OUT1和第三二极管D3的正极，第三二极管D3的负极接第六PNP三极管Q6的集电极，第六PNP三极管Q6的基极接第五NPN三极管Q5的集电极，第六NPN三极管Q6的发射极作为第一波形控制电路的第二输出端接第二波形控制电路的第二输入端。
其中，第八电阻R8可根据输出波形的幅度和负载大小进行适当的调制，得到所要的输出电压幅度。第八电阻R8具有过流和空载保护功能，一方面防止负载短路出现电流过大烧坏电路元器件，另一方面防止空载输出电压幅度过高。第三二极管D3可以防止电流通过第六PNP三极管Q6回流。当MCU的两个控制口P1和P2同时输出高电平和同时输出低电平时，输出端的电动势相等，没有电压差。当MCU的两个控制口P1和P2一个输出高电平，一个输出低电平时，第一电压输出端OUT1有电动势差，正常输出。
第二波形控制电路的开关电路包括第八NPN三极管Q8和第七电阻R7，第八NPN三极管Q8的基极接MCU，MCU控制第八NPN三极管Q8的通断，第七电阻R7的一端接升压电路12的输出端和第一波形控制电路的第一输出端，第七电阻R7的另一端接第八NPN三极管Q8的集电极，限制流过第八NPN三极管Q8的发射极和集电极的电流。第八NPN三极管Q8的发射极接第一波形控制电路的第二输出端。第二波形控制电路的输出逻辑控制电路包括第七NPN三极管Q7、第九PNP三极管Q9、第九电阻R9和第四二极管D4。第七NPN三极管Q7的集电极接第七电阻R7的一端、升压电路12的输出端和第一波形控制电路的第一输出端，第七NPN三极管Q7的基极接第七电阻R7的另一端，第七NPN三极管Q7的发射极接第九电阻R9的一端，第九电阻R9的另一端接第二电压输出端OUT2和第四二极管D4的正极，第四二极管D4的负极接第九PNP三极管Q9的集电极，第九PNP三极管Q9的基极接第八NPN三极管Q8的集电极，第九PNP三极管Q9的发射极接第八NPN三极管Q8的发射极和第一波形控制电路的第二输出端。
其中，第九电阻R9可根据输出波形的幅度和负载大小进行适当的调制，得到所要的输出电压幅度。第九电阻R9具有过流和空载保护功能，一方面防止负载短路出现电流过大烧坏电路元器件，另一方面防止空载输出电压幅度过高。第四二极管D4可以防止电流通过第九PNP三极管Q9回流。当MCU的两个控制口P1和P2同时输出高电平和同时输出低电平时，输出端的电动势相等，没有电压差。当MCU的两个控制口P1和P2一个输出高电平，一个输出低电平时，第二电压输出端OUT2有电动势差，正常输出。
由于波形控制模块13采用两个并联且对称的波形控制电路，因此使电刺激装置的控制电路的输出波形具有对称性，容易进行输出控制；且通过MCU 14输出的两个不同的占空比信号，在电刺激装置的控制电路的输出端可以得到任意峰值和任意占空比的方波信号。
本实用新型实施例还提供了一种包括本实用新型实施例提供的电刺激装置的控制电路的电刺激装置。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种电刺激装置的控制电路，所述控制电路包括总使能控制模块和升压模块，其特征在于，所述控制电路还包括波形控制模块和MCU，其中，总使能控制模块、升压模块和波形控制模块依次连接，总使能控制模块、升压模块和波形控制模块还分别与MCU连接，波形控制模块包括由MCU输出的两个不同的占空比信号来控制的两个并联且对称的波形控制电路。
2.如权利要求1所述的控制电路，其特征在于，每个波形控制电路包括并联的开关电路和输出逻辑控制电路。
3.如权利要求1或2所述的控制电路，其特征在于，总使能控制模块包括第一NPN开关三极管、第二PMOS管和第二电阻，其中，第一NPN开关三极管的基极接MCU，第一NPN开关三极管的发射极接地，第一NPN开关三极管的集电极分别接第二电阻的一端和第二PMOS管的栅极，第二PMOS管的漏极接升压模块的输入电压端，第二PMOS管的源极接第二电阻的另一端以及电刺激装置的控制电路的电压输入端，第二PMOS管的漏极作为总使能控制模块的输出端。
4.如权利要求3所述的控制电路，其特征在于，总使能控制模块还包括第一电阻，第一NPN开关三极管的基极通过第一电阻接MCU。
5.如权利要求1或2所述的控制电路，其特征在于，升压模块包括输入电感、瞬态抑制二极管、续流二极管、第三NMOS开关管、输出滤波电容、第三电阻、第四电阻和第五电阻组成，输入电感的前端接总使能控制模块的输出端以及瞬态抑制二极管的负极，输入电感的末端接第三NMOS开关管的漏极和续流二极管的正极，第三NMOS开关管的栅极接MCU的控制端，第三NMOS开关管的源极接地，续流二极管的负极接输出滤波电容的一端，第三电阻以及串联的第四电阻和第五电阻组成的反馈网络接输出滤波电容的两端，第三电阻的两端作为升压电路的输出端接波形控制模块。
6.如权利要求1所述的控制电路，其特征在于，两个并联且对称的波形控制电路包括第一波形控制电路和第二波形控制电路，第一波形控制电路和第二波形控制电路均包括并联的开关电路和输出逻辑控制电路。
7.如权利要求6所述的控制电路，其特征在于，
第一波形控制电路的开关电路包括第五NPN三极管和第六电阻，第五NPN三极管的基极接MCU，第六电阻的一端接升压电路的输出端，第六电阻的另一端接第五NPN三极管的集电极，第五NPN三极管的发射极接第二波形控制电路的第二输入端；
第一波形控制电路的输出逻辑控制电路包括第四NPN三极管、第六PNP三极管、第八电阻和第三二极管，第四NPN三极管的集电极接第六电阻的一端和升压电路的输出端，第四NPN三极管的基极接第六电阻的另一端，第四NPN三极管的集电极作为第一波形控制电路的第一输出端接第二波形控制电路的第一输入端，第四NPN三极管的发射极接第八电阻的一端，第八电阻的另一端接第一电压输出端和第三二极管的正极，第三二极管的负极接第六PNP三极管的集电极，第六PNP三极管的基极接第五NPN三极管的集电极，第六NPN三极管的发射极作为第一波形控制电路的第二输出端接第二波形控制电路的第二输入端。
8.如权利要求6或7所述的控制电路，其特征在于，第二波形控制电路的开关电路包括第八NPN三极管和第七电阻，第八NPN三极管的基极接MCU，第七电阻的一端接升压电路的输出端和第一波形控制电路的第一输出端，第七电阻的另一端接第八NPN三极管的集电极，第八NPN三极管的发射极接第一波形控制电路的第二输出端；
第二波形控制电路的输出逻辑控制电路包括第七NPN三极管、第九PNP三极管、第九电阻和第四二极管，第七NPN三极管的集电极接第七电阻的一端、升压电路的输出端和第一波形控制电路的第一输出端，第七NPN三极管的基极接第七电阻的另一端，第七NPN三极管的发射极接第九电阻的一端，第九电阻的另一端接第二电压输出端和第四二极管的正极，第四二极管的负极接第九PNP三极管的集电极，第九PNP三极管的基极接第八NPN三极管的集电极，第九PNP三极管的发射极接第八NPN三极管的发射极和第一波形控制电路的第二输出端。
9.一种包括权利要求1所述的电刺激装置的控制电路的电刺激装置。
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WO2016041467A1 (zh) * 2014-09-15 2016-03-24 深圳市艾尔曼医疗电子仪器有限公司 一种电刺激装置及其控制电路

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